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        黑河初冬道路結(jié)冰成因分析

        2015-12-24 01:08:50焦煥杰王志國任景倩黑河市氣象局黑龍江黑河164300
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年6期
        關(guān)鍵詞:黑河市冷鋒降雪

        焦煥杰,王志國,任景倩 (黑河市氣象局,黑龍江黑河164300)

        道路結(jié)冰是嚴(yán)重影響交通安全的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象,目前已被中國氣象局列為14種需要發(fā)布預(yù)警信號的災(zāi)害性天氣之一。對于我國北方而言,降雪和降溫是道路結(jié)冰的2個重要條件,但不是充要條件,溫度太低,雪落在地上不會融化結(jié)冰,溫度太高,雪落在地上會融化也不會凍結(jié)成冰。以前在我國氣象業(yè)務(wù)工作中沒有對這種天氣次生災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警提出過具體要求,所以對于道路結(jié)冰發(fā)生的具體天氣條件、天氣系統(tǒng)等僅作過少量的研究,但交通嚴(yán)重受阻則是由于特殊的時間、特殊的城市和特殊的路面狀況等多種非氣象要素與“落雪成冰”的氣象環(huán)境條件共同作用造成的。

        最近幾年隨著城市建設(shè)飛速發(fā)展,人們的生活水平逐漸提高,私家車量越來越多,這就要求駕駛員對駕駛技術(shù)、路況的要求也逐漸提高,黑河的11月份是冷暖的交替季節(jié),降雨或雨雪天氣過后,氣溫會突然下降,造成路面“落雪成冰”。筆者利用自動氣象站資料和Micaps資料,對黑河市2013年初冬發(fā)生的一次道路結(jié)冰現(xiàn)象主要從氣象因素方面進(jìn)行分析總結(jié),得到一些有指導(dǎo)意義的結(jié)論,為提高此類災(zāi)害性天氣的預(yù)報預(yù)警能力提供有益的參考。

        1 道路結(jié)冰發(fā)生的天氣條件

        2013年11月10日清晨黑河市區(qū)內(nèi)發(fā)生道路結(jié)冰現(xiàn)象,致使車輛行駛緩慢,早晨上班和上學(xué)遲到的人數(shù)明顯增多,交通事故和交通險情頻發(fā)。產(chǎn)生這次道路結(jié)冰的中雨夾雪天氣,降水量為5.4 mm,降水主要集中在14:42~18:48,次日凌晨路面產(chǎn)生結(jié)冰。從天氣、溫度、濕度、風(fēng)向風(fēng)速等分析發(fā)現(xiàn),降雪前受低壓前部西南風(fēng)暖濕平流的影響,天空覆蓋大量的云系,起到棉被效應(yīng),溫度不是很低,近地面水汽、相對濕度在95%左右;降雪后轉(zhuǎn)為西北平流,西北冷空氣的入侵,相對濕度減弱,溫度迅速下降,在西北冷平流控制下,10日夜間至11日清晨道路結(jié)冰。由此看來,近地面水汽積累和雨雪前的西南暖空氣、雨雪過后冷空氣侵入是產(chǎn)生結(jié)冰的重要條件,季節(jié)的條件也是很重要的。

        從觀測場內(nèi)溫度變化(圖1)可以看出,2013年11月10日20:00前氣溫在0℃以上,10日21:00~11日10:00氣溫和地溫均低于0℃,且隨時間變化趨勢一致,剛開始時幾種溫度值十分接近,接著由于夜間輻射降溫呈現(xiàn)緩慢降低趨勢,氣溫低于地溫。下雪前和下雪初,氣溫先表現(xiàn)出短暫的升高趨勢,在10日13:00~17:00達(dá)到相對峰值,其中最高氣溫在15:00升至相對峰值,與觀測站記錄降雪開始的時間幾乎一致。而下雪同時觀測場內(nèi)地面溫度穩(wěn)定少變;11月11日降雪結(jié)束后氣溫和地溫同時迅速下降。最低值分別在11日07:57和08:00降到了谷值,為-4.9℃,隨著云開霧散和太陽高度角的增加,氣溫和地溫開始緩慢升高。

        地面氣溫和地溫觀測場記錄分析,10日20:00前高于0℃是雨雪天氣,在沒有車輛和行人進(jìn)入的地面,只有積雪而不存在結(jié)冰;在沒人出入的空曠田野里也以積雪為主;在有行駛車輛與路面摩擦起熱致使路面溫度升高所引起積雪融化。10日21:00后低于0℃,降雪結(jié)束后隨著冷空氣的快速侵入,氣溫和地溫迅速下降,不滿足雪融化的條件,11日08:00前后路面溫度開始降至-4.9℃,路面融化的雪水凍結(jié)成冰,形成冰凍路面。

        2 產(chǎn)生降溫條件的高空冷空氣分析

        2013年11月10日20:00~11日08:00對流層中低層有一個冷鋒鋒區(qū)移經(jīng)黑龍江省(圖2),黑河市上空溫度500 hPa溫度由-35~-36℃下降至-39~-40℃,850 hPa溫度由-5~-6℃下降至-11~-12℃。冷空氣源地在中西伯利亞,冷空氣路徑為西北路徑。10:00前后雖然冷空氣強(qiáng)度進(jìn)一步加強(qiáng),但隨著太陽高度角增加,路面溫度升高至0℃以上,冰凍逐漸融化。

        3 影響系統(tǒng)和物理量要素分析

        盡管這次天氣過程降雪量不大,持續(xù)時間也不長,但引發(fā)了這次道路結(jié)冰災(zāi)害是嚴(yán)重的。通過分析中低層影響系統(tǒng)以及水汽和輻合上升運動等物理量要素的變化,總結(jié)出一些有意義的結(jié)論,對于積累初冬降雪、降溫天氣以及道路結(jié)冰災(zāi)害的預(yù)報經(jīng)驗具有重要意義。

        3.1 中低層影響系統(tǒng)分析 2013年11月10日20:00~11日08:00東亞大陸中高緯高空為低渦和高空槽控制(圖3),低渦中心位于黑龍江北部到庫頁島之間,低渦向南伸出來的槽向東移經(jīng)黑龍江省時,給黑河市帶來了降雪和降溫以及道路結(jié)冰等天氣現(xiàn)象。在2013年11月10日20:00~11日08:00的地面形勢場上(圖4),則表現(xiàn)為一個弱冷鋒過境,給黑河市帶來了降雪和降溫以及道路結(jié)冰等天氣現(xiàn)象。冷鋒過境前,在西南暖濕氣流的影響下相對濕度、溫度維持較高,出現(xiàn)了陣雪和大霧天氣,冷鋒過境時迫使暖濕空氣抬升出現(xiàn)了雨夾雪天氣,冷鋒過境后在西北干冷氣流的影響下,迅速降溫、濕度減小,出現(xiàn)道路結(jié)冰現(xiàn)象[1]。

        3.2 中低層物理量要素分析 產(chǎn)生一般性降水的2個必要條件是低層有足夠的水汽和上升運動條件,降雪也不例外[2]。分析產(chǎn)生黑河這次小雪的物理量要素場分布和變化情況發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生這次小雪的物理機(jī)制仍然是具備一定的水汽條件和輻合上升運動條件,強(qiáng)度較強(qiáng)。

        在850 hPa相對濕度場、水汽通量場和溫度露點差場上,高濕中心均位于黑龍江省東南部以及吉林省和遼寧省,影響黑河市產(chǎn)生降雪的相對濕度僅有70%~80%,水汽通量僅有1.5 ~2.0 g/(cm·hPa·s),在溫度露點差場上可以分析出一個<3.6℃的相對高濕區(qū)將影響黑河。盡管降雪的同時850 hPa相對濕度不大,但在下雪之前高濕區(qū)剛剛移過黑河,近地面層的水汽已經(jīng)得到了一定程度的堆積,這從前面分析的地面相對濕度變化實況也可以得到證實。

        在850 hPa風(fēng)場上,存在一個西北風(fēng)與偏西風(fēng)之間的弱氣旋性切變將影響黑河市,黑河市位于這個弱切變的末端。在垂直速度場上可以清楚地看到一個上升運動區(qū)將要影響黑河,但不是負(fù)速度中心。

        4 小結(jié)與討論

        (1)這次道路結(jié)冰是由于午后降雪、夜間至凌晨降溫形成的,雪量中雪,氣溫、地溫、路面溫度變化趨勢一致,降雪以濕雪為主,隨后伴隨著強(qiáng)冷空氣入侵溫度迅速下降,致使融化的濕雪凍結(jié)成冰。

        (2)高空冷鋒鋒區(qū)、高空槽和地面冷鋒過境造成了這次降雪天氣以及氣溫、地溫和路面溫度的迅速下降。

        (3)低層弱的上升運動和弱的高濕區(qū)相互配合是造成中雪天氣直接的物理因素。

        [1]潘婭英,陳武.引發(fā)公路交通事故的氣象條件分析[J].氣象科技,2006,34(6):779-782.

        [2]王曉蘭,李象玉,黎祖賢,等.2005年湖南省特大冰凍災(zāi)害天氣分析[J].氣象,2006,32(2):87-91.

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